JPH01195267A - 溶射被覆された物とその物品および溶射用粉末の製造方法 - Google Patents
溶射被覆された物とその物品および溶射用粉末の製造方法Info
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- JPH01195267A JPH01195267A JP63018879A JP1887988A JPH01195267A JP H01195267 A JPH01195267 A JP H01195267A JP 63018879 A JP63018879 A JP 63018879A JP 1887988 A JP1887988 A JP 1887988A JP H01195267 A JPH01195267 A JP H01195267A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
- F02B55/08—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分91]
本発明は、耐摩耗性や強度を向上させる為の溶射被覆が
形成された物、とその物品および溶射用粉末の製造方法
に関する。
形成された物、とその物品および溶射用粉末の製造方法
に関する。
[従来技術とその問題点J
近年、自動車のエンジン等の内燃機関は軽量化の為にア
ルミニウム合金等の軽合金で構成されるようになってい
る。しかし、アルミニウム合金等の軽合金は耐摩耗性等
の機械強度が劣るものである為、摺動面には硬質金属や
セラミック系の溶射被膜を形成して耐久性を高めること
が行なわれている。
ルミニウム合金等の軽合金で構成されるようになってい
る。しかし、アルミニウム合金等の軽合金は耐摩耗性等
の機械強度が劣るものである為、摺動面には硬質金属や
セラミック系の溶射被膜を形成して耐久性を高めること
が行なわれている。
ロータリーピストンエンジンに於ても例外ではなく、例
えば実公昭46−20083号開示の如く、ローターに
装着されたサイドシール・コーナーシール及びオイルシ
ールが当接して摺動するサイドハウジングのシール摺動
面に高炭素鋼及びモリブデンによる溶射被膜を形成した
ものがある。又1本出願人は、アルミニウム合金により
形成したサイドハウジングのシール摺動面にタングステ
ンカーバイドを主体とする溶射被膜を形成したものを先
に出願した。しかし、タングステンカーバイドは被膜コ
ストが高く、又、形成される被膜が粘性を有する為に溶
射後の加工に時間を要して加工コストも高いものであり
、従って溶射被膜を形成した物の製造コストは高いもの
であった。
えば実公昭46−20083号開示の如く、ローターに
装着されたサイドシール・コーナーシール及びオイルシ
ールが当接して摺動するサイドハウジングのシール摺動
面に高炭素鋼及びモリブデンによる溶射被膜を形成した
ものがある。又1本出願人は、アルミニウム合金により
形成したサイドハウジングのシール摺動面にタングステ
ンカーバイドを主体とする溶射被膜を形成したものを先
に出願した。しかし、タングステンカーバイドは被膜コ
ストが高く、又、形成される被膜が粘性を有する為に溶
射後の加工に時間を要して加工コストも高いものであり
、従って溶射被膜を形成した物の製造コストは高いもの
であった。
このような問題がなく低コストで溶射被膜を形成できる
ものとしてCr5C2Cクロムカーバイト)があるが、
Cr3C+l独で溶射したのでは良好な被膜形成ができ
ない、そこで、CraC2に該Cr3C2と合金化し易
<itつCr3C2よす融点が低いNi−20%Cr合
金の粉末を15〜50wt%添加した溶射用粉末が知ら
れている。
ものとしてCr5C2Cクロムカーバイト)があるが、
Cr3C+l独で溶射したのでは良好な被膜形成ができ
ない、そこで、CraC2に該Cr3C2と合金化し易
<itつCr3C2よす融点が低いNi−20%Cr合
金の粉末を15〜50wt%添加した溶射用粉末が知ら
れている。
これは、Ni*Crをバインダーとして硬度の高いCr
3C2で溶射被膜を形成するものであり、この溶射用粉
末は、Ni−Cr合金を粉砕した粉末にCxC2の粉末
を混合して形成され 。
3C2で溶射被膜を形成するものであり、この溶射用粉
末は、Ni−Cr合金を粉砕した粉末にCxC2の粉末
を混合して形成され 。
る、そして、Ni−Cr合金の粉末はその粒径が小さけ
れば小さい程、Cr3C2との接触面積が増加すること
により結合力が増加して溶射後の被膜特性(硬度・結合
力・気孔率等)は良くなるものである。
れば小さい程、Cr3C2との接触面積が増加すること
により結合力が増加して溶射後の被膜特性(硬度・結合
力・気孔率等)は良くなるものである。
しかし乍ら、Ni@Cr及びN i −Cr合金は延展
性が高い為に、粉砕により形成される粒径に限界がある
と共に粉砕に時間を要し、良好な被膜特性の溶射被膜を
得ることのできる微細粉末を得ることは困難なものであ
る。従って、従来のCr5Czを用いる溶射用粉末では
、良好な被膜特性の溶射被膜を得ることは非常に困難な
ものであった。又、仮に粉砕に長時間かければ微細粉末
を得られるとしても、それではコスト的に折り合わない
ものになってしまうものである。
性が高い為に、粉砕により形成される粒径に限界がある
と共に粉砕に時間を要し、良好な被膜特性の溶射被膜を
得ることのできる微細粉末を得ることは困難なものであ
る。従って、従来のCr5Czを用いる溶射用粉末では
、良好な被膜特性の溶射被膜を得ることは非常に困難な
ものであった。又、仮に粉砕に長時間かければ微細粉末
を得られるとしても、それではコスト的に折り合わない
ものになってしまうものである。
t51明のIJ的]
本発明は上記の如き事情に鑑み、良好な被膜特性の溶射
被膜が形成された物を低コストで得ることを[1的とし
、良好な被膜特性の溶射被膜を得ることのできる製造方
法、及び良好な被膜特性の溶射被膜を得ることのできる
微細な溶射用粉末の製造方法を提供すること、をその目
的とする。
被膜が形成された物を低コストで得ることを[1的とし
、良好な被膜特性の溶射被膜を得ることのできる製造方
法、及び良好な被膜特性の溶射被膜を得ることのできる
微細な溶射用粉末の製造方法を提供すること、をその目
的とする。
〔発明の構成1
上記目的達成の為、本発明に於ては、Cr3C2粉末に
、NI粉末とCr粉末とを重量比4:lの割合で混合し
た粉末を15〜40wt%混合したー・成粒子の大きさ
が10ルm以下の粉末を、造粒拳焼結して形成された二
次粒子の大きさが5〜537zmの溶射用粉末を形成し
、該溶射用粉末を用いて溶射被膜が形成され、溶融して
いないCr3O2粒子を溶融したNi acrが覆って
粒子間を結合させると共にNi@Crの一層の厚さが5
μm以下となる溶射条件で溶射し、その被膜特性が、気
孔率2%以下、硬度700 (Hv :200 g)以
上の溶射被膜を形成するものである。
、NI粉末とCr粉末とを重量比4:lの割合で混合し
た粉末を15〜40wt%混合したー・成粒子の大きさ
が10ルm以下の粉末を、造粒拳焼結して形成された二
次粒子の大きさが5〜537zmの溶射用粉末を形成し
、該溶射用粉末を用いて溶射被膜が形成され、溶融して
いないCr3O2粒子を溶融したNi acrが覆って
粒子間を結合させると共にNi@Crの一層の厚さが5
μm以下となる溶射条件で溶射し、その被膜特性が、気
孔率2%以下、硬度700 (Hv :200 g)以
上の溶射被膜を形成するものである。
そして、上記の如く一次粒子の大きさを10゜m以ドと
する為に、NI及びCr粉末に炭化物を有する硬質粒子
を添加して粉砕する。これにより炭化物を含む硬質粒子
の働きによりNi及びCr粉末の粉砕(微細粉末化)が
可能となり、短い時間でlOILm以下の一次粒子を得
ることができる。更にこのようにして得られた溶射用粉
末を用いて、CrffCz粒子は溶融せず且つNI・C
rのみが溶融する溶射条件で溶射して溶射被膜を形成さ
せるものである。
する為に、NI及びCr粉末に炭化物を有する硬質粒子
を添加して粉砕する。これにより炭化物を含む硬質粒子
の働きによりNi及びCr粉末の粉砕(微細粉末化)が
可能となり、短い時間でlOILm以下の一次粒子を得
ることができる。更にこのようにして得られた溶射用粉
末を用いて、CrffCz粒子は溶融せず且つNI・C
rのみが溶融する溶射条件で溶射して溶射被膜を形成さ
せるものである。
又、上記溶射用粉末を用いて、ロータリーピストンエン
ジンのサイドハウジングに於るロータに装着されたシー
ル部材が摺動するシール摺動面に溶射することにより、
気孔率2%以下、硬度750 (Hv : 2QOg)
以上、ブラストエロージョンテストによる体積減少率が
50mm3以下、の溶射被膜の形成を可能とするもので
ある。
ジンのサイドハウジングに於るロータに装着されたシー
ル部材が摺動するシール摺動面に溶射することにより、
気孔率2%以下、硬度750 (Hv : 2QOg)
以上、ブラストエロージョンテストによる体積減少率が
50mm3以下、の溶射被膜の形成を可能とするもので
ある。
[発IJjの実施例]
次に1図面に基づいて本発明の一実施例を説+51する
。
。
第1図は本発明に係る酢射用粉末の製造工程を示してい
る。
る。
即ち、本発明に係る溶射用粉末は、Ni及びCrの粉末
に炭化物を含む硬質粒子であるCrzCzの粉末を添加
して混合粉砕装置内で粉砕微細化(メカニカルアロイン
グ1程l)し、該粉砕微細化された粉末に所定量のCr
3C?を混ぜ合わせ(混合工82)、混合された粉末を
所定の大きさに造粒(造粒工程3)し、造粒された粒子
を焼結(焼結−工程4)させることにより形成されるも
のである。
に炭化物を含む硬質粒子であるCrzCzの粉末を添加
して混合粉砕装置内で粉砕微細化(メカニカルアロイン
グ1程l)し、該粉砕微細化された粉末に所定量のCr
3C?を混ぜ合わせ(混合工82)、混合された粉末を
所定の大きさに造粒(造粒工程3)し、造粒された粒子
を焼結(焼結−工程4)させることにより形成されるも
のである。
以下、各工程を詳説する。
メカニカルアロイング工程1は、前述の如く。
Ni粉末及びCr粉末にCr3C2の粉末を混合し、&
1合粉砕装置内で混合粉砕して更に微細化した一次粒子
の粉末を得る工程である。
1合粉砕装置内で混合粉砕して更に微細化した一次粒子
の粉末を得る工程である。
−次粒子の粉末は、溶射中に溶融して後述の混合工程2
で混ぜ合わされるCrzCtを結合するものである。
で混ぜ合わされるCrzCtを結合するものである。
ここでは、粒径が100μm以下の夫々単独で粉末化さ
れたNi粉末とCr粉末を!rIU比で4:lの配合割
合で混合すると共に、このNi・Cr混合粉末に対して
粒径1100IL以下のCr3C2の粉末を7マロ1%
添加し、−次粒子の粉末の大きさが10#Lm以下とな
る迄混合粉砕装置により混合粉砕する。ここで、Ni粉
末とCr粉末との重に比を4:lとしたのは、この組成
の粉末が重版されており、また、耐食性が良いためであ
る。ただし、最近では、コスト低減のためにCrを減少
させる傾向があり、3:1乃至l:0(即ちNiのみ)
でも可能である。実際には、混合粉砕装置を7トライタ
ー(三井三池化r機製: MA−ISE)とし1回転数
12Orμmで20時間混合粉砕し、−次粒子峰が11
07t以下に粉砕された粉末を得た。
れたNi粉末とCr粉末を!rIU比で4:lの配合割
合で混合すると共に、このNi・Cr混合粉末に対して
粒径1100IL以下のCr3C2の粉末を7マロ1%
添加し、−次粒子の粉末の大きさが10#Lm以下とな
る迄混合粉砕装置により混合粉砕する。ここで、Ni粉
末とCr粉末との重に比を4:lとしたのは、この組成
の粉末が重版されており、また、耐食性が良いためであ
る。ただし、最近では、コスト低減のためにCrを減少
させる傾向があり、3:1乃至l:0(即ちNiのみ)
でも可能である。実際には、混合粉砕装置を7トライタ
ー(三井三池化r機製: MA−ISE)とし1回転数
12Orμmで20時間混合粉砕し、−次粒子峰が11
07t以下に粉砕された粉末を得た。
この工程に於て、添加されたCr3C2粉末は硬質であ
る為にNi 、Cr粉末及びCr3C2粉末11身を粉
砕するように作用し、粉末粒子の微細化が可能となるも
のである。又、その微細化に要する時間も短時間で済む
ものである。尚、この添加粉末はCr3C2に限るもの
ではなく、Ni粉末及びCr粉末の粉砕を助長し■[つ
Cr3C2のメタル相への溶は込みを少なくする元素、
例えば硬質黒鉛等としても良いものである。
る為にNi 、Cr粉末及びCr3C2粉末11身を粉
砕するように作用し、粉末粒子の微細化が可能となるも
のである。又、その微細化に要する時間も短時間で済む
ものである。尚、この添加粉末はCr3C2に限るもの
ではなく、Ni粉末及びCr粉末の粉砕を助長し■[つ
Cr3C2のメタル相への溶は込みを少なくする元素、
例えば硬質黒鉛等としても良いものである。
混合工程2では、前記メカニカルアロイング工程lで所
定の径(10#Lm)迄混合粉砕された粉末に、溶射被
膜を形成する為のCr+Czの粉末を加えて混合する。
定の径(10#Lm)迄混合粉砕された粉末に、溶射被
膜を形成する為のCr+Czの粉末を加えて混合する。
加えるCr3C2粉末の粒径は10μm以下とし、メカ
ニカルアロイング工程lからの一次粒子の粉末に対する
その配合割合は、その重績比が略25 : 75となる
諺とする。
ニカルアロイング工程lからの一次粒子の粉末に対する
その配合割合は、その重績比が略25 : 75となる
諺とする。
この工程で加えられるCr3C2粉末が溶射被膜の硬度
を保持する有効成分となるものである、混合工程2に於
る混合方法は、前記メカニカルアロイング工程1で使用
した混合粉砕装置内に所定量のCr5C2粉末を追加し
て混合すれば良いが、別個の他の装置を用いて混合して
も良い、実際には、メカニカルアロインク工程lで使用
した混合粉枠装21(アトライター)に所定針のCr3
C2粉末を追加して回転fi200rp■で2時間混合
した。
を保持する有効成分となるものである、混合工程2に於
る混合方法は、前記メカニカルアロイング工程1で使用
した混合粉砕装置内に所定量のCr5C2粉末を追加し
て混合すれば良いが、別個の他の装置を用いて混合して
も良い、実際には、メカニカルアロインク工程lで使用
した混合粉枠装21(アトライター)に所定針のCr3
C2粉末を追加して回転fi200rp■で2時間混合
した。
造粒E程3は、混合工程2で混合された粉末を溶射に適
する大きさの粒状として二次粒子とする工程であり、パ
インターとしてフェノール樹脂を略5wt%玲加して造
粒するものである。
する大きさの粒状として二次粒子とする工程であり、パ
インターとしてフェノール樹脂を略5wt%玲加して造
粒するものである。
焼結工程4は、造粒工程3で造粒された粉末を焼結する
工程である。焼結条件は、水素(H?)雰囲気中に於て
温1食1000〜1200℃で5時間である。尚、水素
雰囲気中としたのは炭化物であるCr3C2の酸化病I
I:の為である。
工程である。焼結条件は、水素(H?)雰囲気中に於て
温1食1000〜1200℃で5時間である。尚、水素
雰囲気中としたのは炭化物であるCr3C2の酸化病I
I:の為である。
造粒工程3及び焼結工程4に於て造粒・焼結された粉末
は、その後分級1程5で振動ふるい(最に粒径に適用)
乃至気流分級a(最小粒径に適用)により分級され、5
〜53ILの範囲の粒径のものが溶射に供されることと
なる。尚、この分級範囲(5〜53終)は、5井以下だ
と溶射の際にプラズマ炎内に粉末が入りにくくなること
により後述するBET偵・気孔率の双方が悪化すると共
に、53終以上だと粒子径が大き過る為に溶融性が低下
して気孔率が悪化するということにより規定したもので
おる。
は、その後分級1程5で振動ふるい(最に粒径に適用)
乃至気流分級a(最小粒径に適用)により分級され、5
〜53ILの範囲の粒径のものが溶射に供されることと
なる。尚、この分級範囲(5〜53終)は、5井以下だ
と溶射の際にプラズマ炎内に粉末が入りにくくなること
により後述するBET偵・気孔率の双方が悪化すると共
に、53終以上だと粒子径が大き過る為に溶融性が低下
して気孔率が悪化するということにより規定したもので
おる。
表1に、上記製造工程により形成された溶射用粉末を使
用してアルミ合金鋳物の表面1−にプラズマ溶射し、溶
融していないCr3C2粒子を溶融したN1eCrが覆
って粒子間を結合させると共にNi・Crの一層の厚さ
が5μm以下となるよう溶射して溶射被膜を形成し、そ
の被膜特性(硬度及び気孔率)を評価した結果を示す0
表に於て、実施例1〜3は本発明により製造された粉末
であり、比較例1はメカニカルアロイング工程lで添加
するCr5C2粉末の量を少なく (0,2マOI%)
したもの、比較例2は逆にCr3C2粉末のtllを多
く(15マo1%)したものである、比較例3は焼結工
程4に於る焼結温度を低((800〜1006℃)した
ものであり、比較例4はNi−Cr合金粉末を使用して
形成された従来のCr1C2溶射用粉末を使用したもの
である。
用してアルミ合金鋳物の表面1−にプラズマ溶射し、溶
融していないCr3C2粒子を溶融したN1eCrが覆
って粒子間を結合させると共にNi・Crの一層の厚さ
が5μm以下となるよう溶射して溶射被膜を形成し、そ
の被膜特性(硬度及び気孔率)を評価した結果を示す0
表に於て、実施例1〜3は本発明により製造された粉末
であり、比較例1はメカニカルアロイング工程lで添加
するCr5C2粉末の量を少なく (0,2マOI%)
したもの、比較例2は逆にCr3C2粉末のtllを多
く(15マo1%)したものである、比較例3は焼結工
程4に於る焼結温度を低((800〜1006℃)した
ものであり、比較例4はNi−Cr合金粉末を使用して
形成された従来のCr1C2溶射用粉末を使用したもの
である。
尚、プラズマ溶射機は。
メテコ社(U、S、^、)製 7MB型ガンを用い、そ
の溶射条件は。
の溶射条件は。
アークガス:Arガスのみ
電流 : 100OA
電圧 :43V
距、@ : 65+sm
である。
被膜特性の評価基準の目標値としては、ビッカースF&
度(荷j[(: 200g)をI(v700以上とし、
気孔率2%以下とした。その理由は、硬度がHv700
以下では耐庁耗性の劣るものである為と、気孔率3%以
上では使用箇所の一例である後述するロータリーエンジ
ンのサイドハウジングに於てオイルシールのリップ摩耗
が増大することから設定したf4である。
度(荷j[(: 200g)をI(v700以上とし、
気孔率2%以下とした。その理由は、硬度がHv700
以下では耐庁耗性の劣るものである為と、気孔率3%以
上では使用箇所の一例である後述するロータリーエンジ
ンのサイドハウジングに於てオイルシールのリップ摩耗
が増大することから設定したf4である。
尚、メカニカルアロイング、工程l終了後のメタル相の
一次粒子の径の測定は、コールタ・エレクトロニクス社
(U、S、A、)製のコールタφカウンタ法によりその
最大イメを測定したものである。又、溶射被膜の気孔率
は、被膜の断面組織のボア一部の面積率を画像解析して
求めたものである。
一次粒子の径の測定は、コールタ・エレクトロニクス社
(U、S、A、)製のコールタφカウンタ法によりその
最大イメを測定したものである。又、溶射被膜の気孔率
は、被膜の断面組織のボア一部の面積率を画像解析して
求めたものである。
:A l
この結果から明らか、なように1本発明に係る溶射用粉
末により形成された溶射被膜である実施例1〜3は、硬
度及び気孔率共に目標値を満足しており、良好な被膜特
性をキ【トられることか立証された。
末により形成された溶射被膜である実施例1〜3は、硬
度及び気孔率共に目標値を満足しており、良好な被膜特
性をキ【トられることか立証された。
比較例1は、メカニカルアロイング工程lに添加するC
r3C2の量が少ない為に一次粒子が大きく(粉砕が充
分でなく)、硬度・気孔率共に目標値を↑°回っている
。
r3C2の量が少ない為に一次粒子が大きく(粉砕が充
分でなく)、硬度・気孔率共に目標値を↑°回っている
。
比較例2は、比較例1とは逆にメカニカルアロイング■
二程1に添加するCr3C2の槍が多過ぎることにより
やはり一次粒子−が大きく、結果としては比較例1と同
様に、硬度・気孔率共に目flをド回っている。
二程1に添加するCr3C2の槍が多過ぎることにより
やはり一次粒子−が大きく、結果としては比較例1と同
様に、硬度・気孔率共に目flをド回っている。
比較例3は、焼結温度が低い為に粒子間結合力が弱く、
被膜特性が劣化しているものと考えられる。
被膜特性が劣化しているものと考えられる。
比較例4は、従来の粉末を使用した比較例であり、−次
粒子径か大きく、従って被膜特性は悪いものである。
粒子径か大きく、従って被膜特性は悪いものである。
次に、アルミニウム合金製のロータリーエンジンのサイ
ドハウジングの、シール摺動面に上述の溶射粉末を用い
たCr5Cz溶射被膜を形成した実施例を説明する。
ドハウジングの、シール摺動面に上述の溶射粉末を用い
たCr5Cz溶射被膜を形成した実施例を説明する。
第2図示のサイドハウジングlOは、図示しないロータ
ハウジングと一体となってロータを収容するロータナヤ
ンバを形成するものである。該サイドハウジング10の
中心部には、ロータ偏心軸が挿入される挿入穴11が形
成されており、この挿入穴11の周囲には、ロータのシ
ール部材が摺接するシール摺動面12が形成されている
。又、このシール摺動面12にはサイド吸気ポート13
が開「1形成されている。更に、シール摺動面12(7
)外側にはロータハウジングとの接合面14゛が設けら
れ、該接合面14にはロータハウジングとの間に冷却水
を流通させる為の冷却水通路15、テンションポルト挿
通穴16及び位置決めボルト挿通穴17が夫々形成され
ているものである。
ハウジングと一体となってロータを収容するロータナヤ
ンバを形成するものである。該サイドハウジング10の
中心部には、ロータ偏心軸が挿入される挿入穴11が形
成されており、この挿入穴11の周囲には、ロータのシ
ール部材が摺接するシール摺動面12が形成されている
。又、このシール摺動面12にはサイド吸気ポート13
が開「1形成されている。更に、シール摺動面12(7
)外側にはロータハウジングとの接合面14゛が設けら
れ、該接合面14にはロータハウジングとの間に冷却水
を流通させる為の冷却水通路15、テンションポルト挿
通穴16及び位置決めボルト挿通穴17が夫々形成され
ているものである。
そして、シール摺動面12には、」ユ記前述の溶射用粉
末を用いて溶射被膜を形成しである。
末を用いて溶射被膜を形成しである。
このサイドハウジングの5+!Jaf程は、まず、アル
ミニウム合金(A C4A)で形成されたサイドハウジ
ングlOのシール摺動面12に相当する部分を接合面1
4より所定の深さに段ドげ加工し。
ミニウム合金(A C4A)で形成されたサイドハウジ
ングlOのシール摺動面12に相当する部分を接合面1
4より所定の深さに段ドげ加工し。
この段下げ加工部分を脱脂してショツトブラストをかけ
た後、接合面14をマスキングして段下げ加工部分に前
述の溶射用粉末を用いてプラズマ溶射して溶射被膜層を
形成し1次に、ダイヤモンド砥石を用いて粗研削及び精
密研削を行い、厚さ150gmの被膜層に仕上げたもの
である。
た後、接合面14をマスキングして段下げ加工部分に前
述の溶射用粉末を用いてプラズマ溶射して溶射被膜層を
形成し1次に、ダイヤモンド砥石を用いて粗研削及び精
密研削を行い、厚さ150gmの被膜層に仕上げたもの
である。
このようなサイドハウジングの溶射被膜を、溶射用粉末
の一次乃至二次粒子の大きさ、溶射用粉末中のNi*C
rの配合比率、及び溶射条件等を変化させて形成させ、
その被膜組織を観察すると共に、その被膜特性を評価し
、更に実際のエンジンに組み付けて運転してその耐摩耗
性をテストした結果を表2に示す、尚、’BETは規定
のサンプル材に溶射形成した溶射被膜をテストしたもの
ある(詳細は後述する)。
の一次乃至二次粒子の大きさ、溶射用粉末中のNi*C
rの配合比率、及び溶射条件等を変化させて形成させ、
その被膜組織を観察すると共に、その被膜特性を評価し
、更に実際のエンジンに組み付けて運転してその耐摩耗
性をテストした結果を表2に示す、尚、’BETは規定
のサンプル材に溶射形成した溶射被膜をテストしたもの
ある(詳細は後述する)。
表中実施例1〜3が本実施例のサイドハウジングであり
、比較例1〜7は条件を変えた比較例、従来例1〜3は
参考例であり異る材質により溶射被膜が形成されたり異
なった処理が行なわれている従来例である。
、比較例1〜7は条件を変えた比較例、従来例1〜3は
参考例であり異る材質により溶射被膜が形成されたり異
なった処理が行なわれている従来例である。
比較例1はバインダーであるN1・Crの槍を少なく
(10%)したも°の。
(10%)したも°の。
比較例2はNi・Crの量を多く(50%)としたもの
。
。
比較例3は溶射条件を従来と同一条件としたもの(Cr
302粒子も溶解する)。
302粒子も溶解する)。
比較例4は溶射用粉末の一次粒子のうちCr3C2の粒
子径が大きい(19#Lm以丁)もの。
子径が大きい(19#Lm以丁)もの。
比較例5は溶射用粉末の一次粒子のうちNi−Crの粒
子径が大きい(18μm以下)もの。
子径が大きい(18μm以下)もの。
比較例6は溶射用粉末の二次粒子径が大きい10〜74
#Lm)もの。
#Lm)もの。
比較例7は二次粒子径が小さい(2〜53JLm)もの
・ 従来例1は溶射層がWc−Coのもの。
・ 従来例1は溶射層がWc−Coのもの。
従来例2は溶射層がMoガス溶射層のもの。
従来例3は溶射層ではなく鋳鉄ガス軟化層を形成したも
のである。尚、プラズマ溶射機は表1の実験と同−装6
であり、溶射条件も比較例6を除いて同一条件である。
のである。尚、プラズマ溶射機は表1の実験と同−装6
であり、溶射条件も比較例6を除いて同一条件である。
比較例6の溶射条件は。
アークガス: A r+H2
電流 :500A
電圧 :65v
距肉i : 65m層
である。
テストに用いたロータリーエンジンの仕様及びテスト条
件は下記の通りCある。
件は下記の通りCある。
エンジン仕様
ターボチャージャー付13 B (1300c c)2
1:l−’2−0−タ!J−ピストンエンジンテスト条
件 (+) 1500 r p mの無負荷運転:20秒(
2)アクセル全開の全負荷状態で700Or p m:
1.25分 この(1)(2)工程を1サイクルとし、これを900
0サイクル繰返して行なう。
1:l−’2−0−タ!J−ピストンエンジンテスト条
件 (+) 1500 r p mの無負荷運転:20秒(
2)アクセル全開の全負荷状態で700Or p m:
1.25分 この(1)(2)工程を1サイクルとし、これを900
0サイクル繰返して行なう。
又、図中「被膜特性」の欄のBETとは、ブラストエロ
ージョンテストによる体積減少率を表わしている。その
試験方法は、「肉盛り溶射製品試験方法(JIS H8
664) Jに於る「粒子間結合度試験方法」に準じて
行なったものであり、試験条件は、ド記の通りである。
ージョンテストによる体積減少率を表わしている。その
試験方法は、「肉盛り溶射製品試験方法(JIS H8
664) Jに於る「粒子間結合度試験方法」に準じて
行なったものであり、試験条件は、ド記の通りである。
ブラスト装置 :加圧式ブラスト機
プラスト材 ;アランダム糸 #60ノズル径
:5ffi曽 距離 :100ss ブラスト圧力 : 3 kg/cmノ ブラスト時間 =lθ秒 噴射角度 :300 サンプルサイズ: 50X60Xt 5m■ 鋼片溶射
被膜厚 :300終m 更に、オイルシールのリップ摩耗に供したオイルシール
は1合金鋳鉄(C:3.7wt%、 S f :2.5
wt%、 M n :0.7wt%、 P :0.4w
t%、 S :0.12wt%。
:5ffi曽 距離 :100ss ブラスト圧力 : 3 kg/cmノ ブラスト時間 =lθ秒 噴射角度 :300 サンプルサイズ: 50X60Xt 5m■ 鋼片溶射
被膜厚 :300終m 更に、オイルシールのリップ摩耗に供したオイルシール
は1合金鋳鉄(C:3.7wt%、 S f :2.5
wt%、 M n :0.7wt%、 P :0.4w
t%、 S :0.12wt%。
B :0.05wt%、Fe:残部)製の母材にクロ1
、メツキ(図中Crと示す)を施したものである。
、メツキ(図中Crと示す)を施したものである。
尚、オイルシールのリップ摩耗とは、第3図示のオイ・
ルシールの断面に於いて摩耗することにより広がる上面
の幅(図中W)によって表わすものである。
ルシールの断面に於いて摩耗することにより広がる上面
の幅(図中W)によって表わすものである。
「サイドシールによる段付き摩耗」とは、ホットソーノ
側トロコイド短軸部のサイドシールが通過する部分の摩
耗のことである。この部分ではサイドシールがその長手
方向に摺動移動する為に摩J、t、&!−が他の部分と
比較して多く、摩)毛により段差が生ずるものであり、
この段付き量を測定したものである。
側トロコイド短軸部のサイドシールが通過する部分の摩
耗のことである。この部分ではサイドシールがその長手
方向に摺動移動する為に摩J、t、&!−が他の部分と
比較して多く、摩)毛により段差が生ずるものであり、
この段付き量を測定したものである。
尚1図中「被膜組織」は、光学顕微鏡による観察及び写
真からの画像解析等より得たものである。
真からの画像解析等より得たものである。
評価基準としては、昨今のエンジンの高出力化によりア
ルミニウム合金製のロータリーエンジンのナイドハウジ
ングのシール摺動面に形成する被膜にはより高い特性が
望まれていることから、本試験に於ては「オイルシール
のリップ摩耗」が0.38mm以下、「サイドシールに
よる段付き摩耗」は20pLm以下をL1標とし、この
為には、気孔率2%以ド、硬度750 (Hv : 2
00g)以ヒ、BETによる体積減少率50mm3以下
、を被膜特性評価基準値としたものである。
ルミニウム合金製のロータリーエンジンのナイドハウジ
ングのシール摺動面に形成する被膜にはより高い特性が
望まれていることから、本試験に於ては「オイルシール
のリップ摩耗」が0.38mm以下、「サイドシールに
よる段付き摩耗」は20pLm以下をL1標とし、この
為には、気孔率2%以ド、硬度750 (Hv : 2
00g)以ヒ、BETによる体積減少率50mm3以下
、を被膜特性評価基準値としたものである。
このデータから明らかなように、本実施例では、気孔率
2%以下、硬度750 (Hv :200g)以上、B
ETによる体積減少率50 m m 3以下、という被
膜特性評価基準値を満足する溶射被膜が形成されており
(尚、この時溶射被膜のrcrffcyの面積率Jは6
5%以上となっている)、従来例1〜3に比較して「オ
イルシールのリップ摩耗」及び「サイドシールの段付き
摩耗」は共に少なく、目標値を満足する値の溶射被膜が
得られたことが立証された。又、加工時間を従来のW
c −Coの溶射被膜(従来例1)と比較すれば、大幅
に短縮されていることが解る。
2%以下、硬度750 (Hv :200g)以上、B
ETによる体積減少率50 m m 3以下、という被
膜特性評価基準値を満足する溶射被膜が形成されており
(尚、この時溶射被膜のrcrffcyの面積率Jは6
5%以上となっている)、従来例1〜3に比較して「オ
イルシールのリップ摩耗」及び「サイドシールの段付き
摩耗」は共に少なく、目標値を満足する値の溶射被膜が
得られたことが立証された。又、加工時間を従来のW
c −Coの溶射被膜(従来例1)と比較すれば、大幅
に短縮されていることが解る。
即ち、耐久性の高い溶射被膜を有するアルミニウム合金
製のロータリーエンジンのサイドハウジングのシール摺
動面を低コストで得ることができ、従って耐久性の高い
アルミニウム合金製のロータリーエンジンのサイドハウ
ジングを低コストで得ることができたものである。
製のロータリーエンジンのサイドハウジングのシール摺
動面を低コストで得ることができ、従って耐久性の高い
アルミニウム合金製のロータリーエンジンのサイドハウ
ジングを低コストで得ることができたものである。
以下、比較例について簡単に説明する。
比較例1では、バインダーであるN1aCrの量が少な
い為に被膜結合力が弱<、BET値及び気孔率共に悪く
、その結果オイルシールのリップ摩耗及びサイドシール
による段付さ摩耗共に多くなっている。
い為に被膜結合力が弱<、BET値及び気孔率共に悪く
、その結果オイルシールのリップ摩耗及びサイドシール
による段付さ摩耗共に多くなっている。
比較例2は、NIaCrの量が多い為にBET値及び気
孔率共に良好であるが硬度が低下し、その結果、オイル
シールのリップ摩耗及びサイドシールによる段付きyI
iJ4共に多くなっている。
孔率共に良好であるが硬度が低下し、その結果、オイル
シールのリップ摩耗及びサイドシールによる段付きyI
iJ4共に多くなっている。
比較例3は、Cr3C2が溶融してしまい、コアが多い
為に気孔率・硬度共に悪く、オイルシールのリップ摩耗
及びサイドシールによる段付き摩耗も悪いものである。
為に気孔率・硬度共に悪く、オイルシールのリップ摩耗
及びサイドシールによる段付き摩耗も悪いものである。
比較例4は、Cr)C2の粒子径が大きい為に結合強度
が劣り、BETμm’iが悪い。
が劣り、BETμm’iが悪い。
比較例5は、NiψCr粒子が大きい為に溶射の際の溶
解が不充分でCr3C2粒子の結合力が弱く、BETf
6及び気孔率が悪い。
解が不充分でCr3C2粒子の結合力が弱く、BETf
6及び気孔率が悪い。
比較例6は、二次粒子が大きい為に該二次粒子の溶解が
良好に行なわれなず、BET(t4及び気孔−石共に悪
い。
良好に行なわれなず、BET(t4及び気孔−石共に悪
い。
比較例7は、−次粒子径が小さい為に溶射プラズマ内に
二次粒Fがうまく入らず、従って気孔率が悪Xなってい
るものである。
二次粒Fがうまく入らず、従って気孔率が悪Xなってい
るものである。
[発明の効果]
上記の如き0本発明に係る溶射被覆された物とその物品
および溶射用粉末の製造方法によれば。
および溶射用粉末の製造方法によれば。
メカニカルアロイング工程に於て、硬質の粒子を添加す
ることにより、従来形成不可能であった微細粉末を短時
間で得ることができるものである。
ることにより、従来形成不可能であった微細粉末を短時
間で得ることができるものである。
そして、この溶射用粉末を用いて溶射することにより、
従来の溶射用粉末では得ることのできなかった気孔率2
%以下、硬度700 (Hv :200 g)以−1;
という良好な被膜特性を有する溶射被膜を形成した物を
低コストで得ることができるものである。
従来の溶射用粉末では得ることのできなかった気孔率2
%以下、硬度700 (Hv :200 g)以−1;
という良好な被膜特性を有する溶射被膜を形成した物を
低コストで得ることができるものである。
更に、この溶射被膜をロータリーエンジンのアルミニウ
ム合金製サイドハウジングのシール摺動面に適用するこ
とにより、耐久性の高いサイドハウジングが得られると
共にそのl1IT1コストの低減も6’7能となるもの
である。
ム合金製サイドハウジングのシール摺動面に適用するこ
とにより、耐久性の高いサイドハウジングが得られると
共にそのl1IT1コストの低減も6’7能となるもの
である。
第1図は本発明の溶射用粉末の製造方法の工程図、第2
図はサイドハウジングの平面図、第3図はオイルシール
の断面図である。 l・・・メカニカルアロイング工程 2・・・混合工程 3・・・造粒1程 4・・・焼結工程 5・・・分級1稈 10・・・サイドハウジング 12・・・シール摺動面 14・・・接合面 銚3図
図はサイドハウジングの平面図、第3図はオイルシール
の断面図である。 l・・・メカニカルアロイング工程 2・・・混合工程 3・・・造粒1程 4・・・焼結工程 5・・・分級1稈 10・・・サイドハウジング 12・・・シール摺動面 14・・・接合面 銚3図
Claims (4)
- (1)Cr_3C_2粉末に、Ni粉末とCr粉末とを
混合した一次粒子の大きさが10μm以下の粉末を、造
粒・焼結して二次粒子の大きさが5〜53μmの溶射用
粉末を形成し、該溶射用粉末を用いて、母材上に溶融し
ていないCr_3C_2粒子を溶融したNi・Crが覆
って粒子間を結合させると共にNi・Crの一層の厚さ
が5μm以下となるよう溶射され、その被膜特性が、気
孔率2%以下、硬度700(Hv:200g)以上、で
ある溶射被膜が形成されていること、を特徴とする溶射
被覆された物。 - (2)Cr_3C_2粉末に、Ni粉末とCr粉末とを
混合した一次粒子の大きさが10μm以下の粉末を、造
粒・焼結して二次粒子の大きさが5〜53μmの溶射用
粉末を形成し、該溶射用粉末を用いて、溶融していない
Cr_3C_2粒子を溶融したNi・Crが覆って粒子
間を結合させると共にNi・Crの一層の厚さが5μm
以下で面積率65%以上となるよう溶射され、その被膜
特性が、気孔率2%以下、硬度750(Hv: 200g)以上、ブラストエロージョンテスト(BET
)による体積減少量が50mm^3以下、である溶射被
膜が少なくともシール摺動面に形成されていること、を
特徴とするロータリーピストンエンジンのアルミニウム
合金製サイドハウジング。 - (3)Ni及びCr粉末に炭化物を有する硬質粒子を添
加して一次粒子の大きさが10μm以下となるよう粉砕
し、該粉砕された粉末に対して所定粒径のCr_3C_
2粉末を所定量加えて混合した後、造粒・焼結して溶射
用粉末を形成し、該溶射用粉末を用いて、溶融していな
いCr_3C_2粒子を溶融したNi・Crが覆うと共
にCr_3C_2粒子間を結合させた溶射被膜を形成す
ること、を特徴とする溶射被膜が形成された物品の製造
方法。 - (4)Ni及びCr粉末に炭化物を有する硬質粒子を添
加して一次粒子の大きさが10μm以下となるよう粉砕
し、該粉砕された粉末に対して所定粒径のCr_3C_
2粉末を加えて混合し、造粒・焼結して形成すること、
を特徴とする溶射用粉末の製造方法。
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